凌特POE电源方案低电压启动的经验案例.doc

此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除凌特POE电源方案低电压启动的经验案例关键词：LTC4278电流感应欠压锁定低电压启动 一、背景描述在MG3500平台三轴向高清IP半球上，使用LTC4278芯片作为电源板主芯片。电源板主要实现12V-DC、24VAC、POE供电输入，12V-DC输出的功能，以此来为整个系统供电。LTC4278是一颗支持IEEE 802.3AT的PD控制芯片，同时支持低电压辅助电源输入，实现反激式DC/DC,能够实现输入输出的隔离，集中供电。二、问题描述使用LTC4278电源板的三轴向高清IP半球在测试中发现设备不能满足低电压启动要求。在（DC11V、AC21V）供电时，设备不能正常启动；设备正常运行时，供电电压降至（DC11V、AC21V），设备不能正常工作。 按照上海地标的供电要求：“摄像机的供电应采用AC（242.4V）和DC （121.2V）的交直流自适应等形式（注：即10%的裕量），其中网络型摄像机还可支持POE供电方式” 。而公司2010年根据安防行业标准GA/T645-2006制定的测试标准是：“直流球机应在DC(121.8)V的供电条件下正常工作。交流球机应在AC(243.6)V的供电条件下正常工作。（注：即15%的裕量）”。三、问题分析对设备进行测试，发现当电压降至（DC11V、AC21V）时，主芯片启动电源正常，但是GATE脚无输出，测量UVLO（欠压锁定）脚，发现电压为零。调高电压后，设备正常启动。初步确定设备进行了欠压锁定保护。查阅DATASHEET，UVLO管脚的阈值为1.215V 1.265V，典型值是1.240V。如图一，RA是根据LTC4278自身特性算出的典型值，不再调整。调整RB可改变欠压锁定的阈值。分析原理图设计，RA取220K，RB取33K，则设置的欠压锁定值是1.24 （220+33）/33=9.5V。如果是按照UVLO的上限1.265V来计算则是9.7V。考虑外加的直流电压要减去输入线上的压降（约0.3V）和板上两个整流二极管的压降（约1V），所以实际的启动电压要达到约11V。图一、LTC4278的UVLO原理更改欠压保护点，即增大RB可以实现更低输入电压下工作。设最低允许电压为9V，则（9-1-0.3）V=1.265V（220+RB）/ RB,计算得出RB=43K,取标称系列阻值47K。经试验验证，设备在10.8V能够正常启动，正常运行。但是当接通网络视频时，设备不能正常运行。分析为在接通网络视频时，负载加大，导致输出电流变大。进而分析相关电流参数。查阅DATASHEET， LTC4278开关电流限制最大的VSENSE+电压范围是88mV 110 mV，典型值是98 mV，且有RSENSE=VSENSE/IPK。分析原理图设计，我们的RSENSE选用3个250 m电阻并联，则RSENSE=250 m/3=83 m。取VSENSE+=88mV，则我们设备峰值电流被限制在IPK= VSENSE/RSENSE=88mV/83 m=1A。因为开关电流近似三角波，则平均电流只有I=IPK/2=0.5A。设备整机正常运行的电流约为0.5A。但设备在运行中，如果输入电压降低，导致输出电压降低，为了保持驱动能力，GATE脚的脉冲占空比会增大，开关电流会增大，则会超过0.5A，超出设计要求，引起设备重启。图二、LTC4278的电流SENSE原理四、解决方案重新选择电流感应电阻，设允许最大平均电流为0.8A。考虑40%裕量，则IPK=（0.8*2）*（1+40%）=2.2A，RSENSE=VSENSE+/IPK=88mV/2.2A=40 m，考虑电阻的10%误差，RSENSE=40/（1+10%）= 35m。不更改PCB设计，使用三个电阻并联设计，这样也可以减小并联等效电感，减小每个电阻的电流，进而减小每个电阻的功率要求。实际选用3个100 m电阻并联。另外要注意的是，工作电压越低，前面的整流桥的电流会越大，此时需要评估重新设定的最低工作电压下整流桥的温升。更换电阻后，首先对设备分别用POE，24V交流，12V直流供电，烤机二周，未发现异常。降低启动电压至11V直流，工作电流由0.5A上升至约0.6A，烤机后整流桥烤机温度在50，整机温度罗略有上升，可以接受。进一步降低启动电压至10V直流，工作电流上升至约0.7A，设备较稳定，完整温度上升较快较高。降低启动电压至9.0 9.5V直流，工作电流上升至约0.8A，设备12分钟就会重启或断电。此时已接近我们的设计极限。由测试记录可以发现，随着启动电压降低，工作电流逐渐上升，总体功耗逐渐上升，发热量逐渐增大，热损耗逐渐增大。达到一定极限，欠压锁定和电流感应将分别作用，保护设备。五、经验总结在原理图设计中，一定要仔